刘夏石 刘中柱等
目前，农业发展面临的主要矛盾是：一是人口增加与土地资源和生态环境之间的矛盾；二是工业高速发展，使农业资源（劳动力、资金、土地等）向工业转移，农业生产在困境中难以持续发展。环保型农业发展是在人类与环境关系史的一个转折关头（从“征服”走向协调）而提出的。科教兴国与可持续发展两大战略为中国环保型农业发展提供了前所未有的机遇。
可持续发展有两个关键内容：一是人类发展，二是自然发展。这实际上是一个问题的两个方面。一方面，人类依赖于自然来满足其发展需要；另一方面，自然环境满足人类发展需求的能力有一定限度。如果这个限度被突破，即自然发展被破坏，必将影响自然界支持当代和后代人生存的能力。因此，可持续发展的思想基础是人地共同发展。
德国著名理论物理学家哈肯教授在1977年提出了著名的协同学。这一学说认为“一个稳定的系统，它的子系统都是按照一定的方式协同地活动，有次序地运动的”。因此利用外界因素可以有意识地调控系统的变化过程，以获得人们所希望的一种新的稳定结构。
建立科学的人工生物群体
有经验的渔民在捕鱼时发现，有草鱼的水域必定有链鱼；有锂鱼的水域必定有鲫鱼。于是渔民养鱼时，草鱼和链鱼混养（1 : 3的比例）锂鱼和鲫鱼混养（1 : 10的比例）。草鱼和鲢鱼混养，锂鱼和鲫鱼混养都比单养产量高。这是为什么呢？原因是：草鱼和鲤鱼的排泄物正是鲢鱼和鲫鱼的优良食品。
农民在种植庄稼时也发现：黄豆与红花草（或兰花草）混合种植，黄豆和草子都增产了，还有洋葱和甜菜，马铃薯和玉米，豌豆与小麦，马铃著和菜豆混种或间种，比单独种植产量高。这是什么原因呢？原因是黄豆和草子对于“营养”来说，除了从泥土中吸收氮、磷、钾外，空气中的二氧化碳、氮都是它们的好养分。但是，氮是一种惰性气体，草子对空气中的氮却吸收不了的，而黄豆则相反，它可以吸收氮气，并且把吸收的氮气经过自己的细胞运动过程把它积累在自己的茎叶、根部，并通过根部的毛细孔输出到周围的泥土中，而黄豆除青苗期外，都吸收太阳光中的红色光频，而草子吸收黄色光频，它们对于向光性运动也是互相促进佳值。
有没有与群落相反的现象呢？自然中确实存在，例如：葱与菜豆，芜青与西红柿，西红柿与黄瓜，草子与麦子都不宜混种或间种，否则，就会产生品种退化，产量大减。因为，这些对应的作物混种或间种不但不能提高向性运动的佳值，反而会破坏佳值。环保型农业正是基于现代科学技术基础上，巧妙利用生物群落（或群体）现象，促进其向性运动往佳值方向发展。
非粮型大农业
人多地少、资源相对不足的基本国情，决定了中国只能走环境保护型的发展道路。
近年来，粮食安全问题引起世界各国的重视。1995年3月联合国粮农组织在罗马召开的世界渔业部长会议，以及在日本京都召开的“渔业对粮食安全保障的持续贡献国际会议”，都突出强调了要重视渔业与粮食的安全关系。鱼类蛋白在膳食平衡中具有较高的价值，水产品是一种高蛋白、低脂肪、营养丰富的优质食品，含有人体所需的多种氨基酸，含有人体和大脑所需要的丰富营养，具有健脑强身、延年益寿，保健美容的功能，对儿童的发育尤为重要，发展渔业增产水产品，在世界粮食安全保障中起着非常重要的作用，从广义上讲，水产品就是“优质粮食”，是粮食供应中重要的组成部分。
传统的农业是利用作物种子和果实的产业，农业科学研究也是围绕果实大、产量高进行。但是人类所食用的粮食———麦子、稻子的营养量仅占整个植物营养总量的10％左右。另外，种子的营养成分是不全面的，因为茎叶作为光合作用的厂房是果实种子营养产生的源泉，植物茎叶产生的营养在输送过程中是有选择性的，很多营养不能被输送到植物种子中，茎叶的营养成分相对全面些，尤其是多种维生素、氨基酸含量远远高于种子。园艺家知道，水果的甜度依离叶---糖分的来源远近而定。茎叶中的蛋白叫叶蛋白，它是原生蛋白，它与植物蛋白（植物种子、果实蛋白）、动物蛋白相比有极大的优越性，而且不含胆固醇，活性较强，对人体发育、抗病、防病有特殊的功效。因此茎叶将作为人类新的营养源，形成了新的非粮型大农业的概念。
非粮型农业资源主要包括牧草、藻类、秸杆、茎叶等，从大量绿色植物中筛选出营养含量高而且无毒无害的玉米秸杆、大豆秧、竹叶、芦苇叶等多种茎叶以及藻类等为原料加工成新型食品，其维生素、氨基酸和微量元素含量高而全。科学地发展非竞争性饲料，加工成绿色植物饲料。由于绿色植物趁鲜加工，较好地保持了植物中的叶绿素、叶蛋白成分，用来饲养禽畜等具有明显增重快、疾病少等优点。同时，还可以大力发展诸如糟渣、饼粕、畜禽粪便、骨粉、饲用矿石资源、非蛋白氮，以及生物饲料等。
非粮型大农业生产符合我国国情，可以尽快实现农业结构的合理调整，逐步改善人民的膳食结构，从根本上解决人、畜、渔争粮的矛盾。
“人工生物圈”的研究
对人类生存来说，新鲜的空气，洁净的淡水和足够的食物是最基本的条件，而这些条件都寓于一定的土地及其空间之中。俗话说：“民以食为天”，全世每年需要20-30亿吨粮食，这样多的粮食在某种意义上说，主要靠化肥和农药所获得的。据统计，以1965年为对照，在以后25年间，我国化肥施用量增加12.3倍，而粮食总产量仅增加1.3倍，单产仅增加1.4倍，产粮指数则降低83％。大量无机肥与农药的施用，加上不合理的耕作方法，造成土壤有毒物质的积累和扩散。成为江河湖泊及地下水的污染物。
国际农业研究磋商小组的首席顾问戈登·康韦呼吁进行一场以保护环境为基础，在贫瘠土地上的实施的“超级绿色革命”。他认为：“如果仅为提高作物的产量，就有把肥沃的土壤变成贫瘠土壤的危险，必须把最尖端的科学知识和科研成果，用于解决最贫穷农民所面临的问题”。
经验告诉我们，不从根本上探索我国农业发展的新路子，很难解决目前农业所面临的新问题。人工生物圈正是基于生物群落现象的启迪，结合持续发展的基本思想，立足于国内行之有效立体农业基础上，充分利用现代科技理论，实现超级绿色革命。其工作主要表现在如下六个方面：
一是种养层次加厚，空间利用扩大，少者2-3层，多者7-8层，空间、水层、土壤综合利用，合理配置。
二是生物各种类增加，不仅有植物、动物、藻类、鱼类、禽畜类及微生物，还有昆虫；不仅在种植业内部，还延伸到养殖业和加工业。
三是物质多级循环转化，不仅生产初级产品，还生产第二、三级产品，资源利用率和物质转化率大幅度增加。
四是良好的共生互补环境，在任何生物群体中，一切生物都通过竞争夺取光、热、水养分等自然资源，占据有利的时间、空间、土壤、水域以求得生存和发展。同样通过长期进化过程生物群体形成共生互补的特性，以节约资源。为了减少竞争，强化互补功能，利用现代科学技术理论，对生物群体结构进行调整和优化，形成具有共生互补环境的人工生物圈模式，从而获得最大的整体生产力。
五是多样化边缘空间，生态系统演替的过程就是一个不断竞争边缘生态位的过程。一片森林的演替就是各种植物不断用枝叶竞争边缘空间（阳光和空气），用根茎竞争边缘土壤（养分和水分）的过程。由于边缘地带通常是种群结构复杂，密度大，竞争激烈，生存和繁殖力高，这就要求人们积极形成多样化边缘，扩大“边缘”，利用“边缘”，保持群体旺盛的生命力。
六是弱化限制因子的消极作用，任何一个生物群体发展过程都受到某些限制因子或负反馈机制的制约作用，也得到某些利导因子或正反馈机制促进作用。过程稳定的生态系统中，这种正、负反馈机制是相互平衡的。因此，在生态系统调控中，要充分发挥利导因子的积极作用，设法削弱限制因子的消极作用，同时注意反馈环的位置、时间和强度。
这一切既发扬立体农业的传统，又远高于立体农业；在时空、层次、物质转化中相辅相成，缺一不可。
新技术体系的特点
新体系是以作物对环境内在反应为依据的栽培体系，它具有以下特点：
（1）人的观点必须有人的参与，必须充分利用人来管理。
（2）整体观点从全局来考虑和研究问题。
（3）优化和控制的观点处理问题的方案常常不止一个，因此就存在对方案优选问题，这就是优化观点；为使已实现的方案处于最佳工作状态，就必须对它随时进行调控、调整它的性能、调整它的性能、约束它的行为，这就是控制的观点。
（4）综合观点利用当代一切先进知识和技术，成为跨学科的综合问题。
综上所述，农业栽培学即将进入一个新的发展阶段，其目标为：
·从传统农业向大农业发展，充分挖掘单位面积土地上最大生产潜力；
·积极使农业与环境得到优化协调发展；
·充分发挥作物增产潜力，大幅度提高单位面积产量；
·最大限度地实现稳定高产、优质、抗病、抗倒伏四大目标的有机统一；
·实现栽培程序化，自动化和数量化，提供实用的农作物增产高技术。
运用新思维方式和方法论来提高作物栽培科学的水平，现代栽培学研究的重点和管理的依据是作物的多样性和形成共生互利环境条件。因此，当今栽培学是综合运用现代科技最新成就使农业走向持续快速发展，并按予定指标使定向控制达到良性循环的一门高新技术。
